arch/arm/kernel/smp.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/smp.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2002 ARM Limited, All Rights Reserved.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/delay.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/cache.h>
  17 #include <linux/profile.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/ftrace.h>
  20 #include <linux/mm.h>
  21 #include <linux/err.h>
  22 #include <linux/cpu.h>
  23 #include <linux/smp.h>
  24 #include <linux/seq_file.h>
  25 #include <linux/irq.h>
  26 #include <linux/percpu.h>
  27 #include <linux/clockchips.h>
  28 #include <linux/completion.h>
  29
  30 #include <linux/atomic.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/cpu.h>
  33 #include <asm/cputype.h>
  34 #include <asm/mmu_context.h>
  35 #include <asm/pgtable.h>
  36 #include <asm/pgalloc.h>
  37 #include <asm/processor.h>
  38 #include <asm/sections.h>
  39 #include <asm/tlbflush.h>
  40 #include <asm/ptrace.h>
  41 #include <asm/localtimer.h>
  42
  43 /*
  44  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  45  * so we need some other way of telling a new secondary core
  46  * where to place its SVC stack
  47  */
  48 struct secondary_data secondary_data;
  49
  50 enum ipi_msg_type {
  51         IPI_TIMER = 2,
  52         IPI_RESCHEDULE,
  53         IPI_CALL_FUNC,
  54         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  55         IPI_CPU_STOP,
  56 };
  57
  58 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  59 {
  60         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  61         struct task_struct *idle = ci->idle;
  62         pgd_t *pgd;
  63         int ret;
  64
  65         /*
  66          * Spawn a new process manually, if not already done.
  67          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  68          */
  69         if (!idle) {
  70                 idle = fork_idle(cpu);
  71                 if (IS_ERR(idle)) {
  72                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  73                         return PTR_ERR(idle);
  74                 }
  75                 ci->idle = idle;
  76         } else {
  77                 /*
  78                  * Since this idle thread is being re-used, call
  79                  * init_idle() to reinitialize the thread structure.
  80                  */
  81                 init_idle(idle, cpu);
  82         }
  83
  84         /*
  85          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
  86          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
  87          * of our "standard" page tables, with the addition of
  88          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
  89          */
  90         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
  91         if (!pgd)
  92                 return -ENOMEM;
  93
  94         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
  95 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
  96                 identity_mapping_add(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
  97 #endif
  98                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
  99                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
 100         }
 101
 102         /*
 103          * We need to tell the secondary core where to find
 104          * its stack and the page tables.
 105          */
 106         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 107         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 108         secondary_data.swapper_pg_dir = virt_to_phys(swapper_pg_dir);
 109         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 110         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 111
 112         /*
 113          * Now bring the CPU into our world.
 114          */
 115         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 116         if (ret == 0) {
 117                 unsigned long timeout;
 118
 119                 /*
 120                  * CPU was successfully started, wait for it
 121                  * to come online or time out.
 122                  */
 123                 timeout = jiffies + HZ;
 124                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 125                         if (cpu_online(cpu))
 126                                 break;
 127
 128                         udelay(10);
 129                         barrier();
 130                 }
 131
 132                 if (!cpu_online(cpu)) {
 133                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 134                         ret = -EIO;
 135                 }
 136         } else {
 137                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 138         }
 139
 140         secondary_data.stack = NULL;
 141         secondary_data.pgdir = 0;
 142
 143         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
 144 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 145                 identity_mapping_del(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
 146 #endif
 147                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
 148                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
 149         }
 150
 151         pgd_free(&init_mm, pgd);
 152
 153         return ret;
 154 }
 155
 156 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 157 static void percpu_timer_stop(void);
 158
 159 /*
 160  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 161  */
 162 int __cpu_disable(void)
 163 {
 164         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 165         struct task_struct *p;
 166         int ret;
 167
 168         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 169         if (ret)
 170                 return ret;
 171
 172         /*
 173          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 174          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 175          */
 176         set_cpu_online(cpu, false);
 177
 178         /*
 179          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 180          */
 181         migrate_irqs();
 182
 183         /*
 184          * Stop the local timer for this CPU.
 185          */
 186         percpu_timer_stop();
 187
 188         /*
 189          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 190          * from the vm mask set of all processes.
 191          */
 192         flush_cache_all();
 193         local_flush_tlb_all();
 194
 195         read_lock(&tasklist_lock);
 196         for_each_process(p) {
 197                 if (p->mm)
 198                         cpumask_clear_cpu(cpu, mm_cpumask(p->mm));
 199         }
 200         read_unlock(&tasklist_lock);
 201
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 206
 207 /*
 208  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 209  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 210  */
 211 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 212 {
 213         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 214                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 215                 return;
 216         }
 217         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 218
 219         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 220                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 225  *
 226  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 227  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 228  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 229  * out of idle fixes this.
 230  */
 231 void __ref cpu_die(void)
 232 {
 233         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 234
 235         idle_task_exit();
 236
 237         local_irq_disable();
 238         mb();
 239
 240         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 241         complete(&cpu_died);
 242
 243         /*
 244          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 245          * CPU) specific.
 246          */
 247         platform_cpu_die(cpu);
 248
 249         /*
 250          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 251          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 252          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 253          */
 254         __asm__("mov    sp, %0\n"
 255         "       mov     fp, #0\n"
 256         "       b       secondary_start_kernel"
 257                 :
 258                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 259 }
 260 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 261
 262 /*
 263  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 264  * per-processor storage.
 265  */
 266 static void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 267 {
 268         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 269
 270         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 271 }
 272
 273 /*
 274  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 275  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 276  */
 277 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 278 {
 279         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 280         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 281
 282         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 283
 284         /*
 285          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 286          * reference and switch to it.
 287          */
 288         atomic_inc(&mm->mm_count);
 289         current->active_mm = mm;
 290         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 291         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 292         enter_lazy_tlb(mm, current);
 293         local_flush_tlb_all();
 294
 295         cpu_init();
 296         preempt_disable();
 297         trace_hardirqs_off();
 298
 299         /*
 300          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 301          */
 302         platform_secondary_init(cpu);
 303
 304         notify_cpu_starting(cpu);
 305
 306         calibrate_delay();
 307
 308         smp_store_cpu_info(cpu);
 309
 310         /*
 311          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 312          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 313          * before we continue.
 314          */
 315         set_cpu_online(cpu, true);
 316
 317         /*
 318          * Setup the percpu timer for this CPU.
 319          */
 320         percpu_timer_setup();
 321
 322         while (!cpu_active(cpu))
 323                 cpu_relax();
 324
 325         /*
 326          * cpu_active bit is set, so it's safe to enalbe interrupts
 327          * now.
 328          */
 329         local_irq_enable();
 330         local_fiq_enable();
 331
 332         /*
 333          * OK, it's off to the idle thread for us
 334          */
 335         cpu_idle();
 336 }
 337
 338 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 339 {
 340         int cpu;
 341         unsigned long bogosum = 0;
 342
 343         for_each_online_cpu(cpu)
 344                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 345
 346         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 347                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 348                num_online_cpus(),
 349                bogosum / (500000/HZ),
 350                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 351 }
 352
 353 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 354 {
 355         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 356
 357         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 358 }
 359
 360 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 361 {
 362         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 363
 364         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 365
 366         /*
 367          * are we trying to boot more cores than exist?
 368          */
 369         if (max_cpus > ncores)
 370                 max_cpus = ncores;
 371         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 372                 /*
 373                  * Enable the local timer or broadcast device for the
 374                  * boot CPU, but only if we have more than one CPU.
 375                  */
 376                 percpu_timer_setup();
 377
 378                 /*
 379                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 380                  * actually populated at the present time. A platform should
 381                  * re-initialize the map in platform_smp_prepare_cpus() if
 382                  * present != possible (e.g. physical hotplug).
 383                  */
 384                 init_cpu_present(&cpu_possible_map);
 385
 386                 /*
 387                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 388                  * and let them know where to start.
 389                  */
 390                 platform_smp_prepare_cpus(max_cpus);
 391         }
 392 }
 393
 394 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 395
 396 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 397 {
 398         smp_cross_call = fn;
 399 }
 400
 401 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 402 {
 403         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 404 }
 405
 406 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 407 {
 408         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 409 }
 410
 411 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 412 #define S(x,s)  [x - IPI_TIMER] = s
 413         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 414         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 415         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 416         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 417         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 418 };
 419
 420 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 421 {
 422         unsigned int cpu, i;
 423
 424         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 425                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 426
 427                 for_each_present_cpu(cpu)
 428                         seq_printf(p, "%10u ",
 429                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 430
 431                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 432         }
 433 }
 434
 435 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 436 {
 437         u64 sum = 0;
 438         int i;
 439
 440         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 441                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 442
 443 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 444         sum += __get_irq_stat(cpu, local_timer_irqs);
 445 #endif
 446
 447         return sum;
 448 }
 449
 450 /*
 451  * Timer (local or broadcast) support
 452  */
 453 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, percpu_clockevent);
 454
 455 static void ipi_timer(void)
 456 {
 457         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(percpu_clockevent);
 458         irq_enter();
 459         evt->event_handler(evt);
 460         irq_exit();
 461 }
 462
 463 #ifdef CONFIG_LOCAL_TIMERS
 464 asmlinkage void __exception_irq_entry do_local_timer(struct pt_regs *regs)
 465 {
 466         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 467         int cpu = smp_processor_id();
 468
 469         if (local_timer_ack()) {
 470                 __inc_irq_stat(cpu, local_timer_irqs);
 471                 ipi_timer();
 472         }
 473
 474         set_irq_regs(old_regs);
 475 }
 476
 477 void show_local_irqs(struct seq_file *p, int prec)
 478 {
 479         unsigned int cpu;
 480
 481         seq_printf(p, "%*s: ", prec, "LOC");
 482
 483         for_each_present_cpu(cpu)
 484                 seq_printf(p, "%10u ", __get_irq_stat(cpu, local_timer_irqs));
 485
 486         seq_printf(p, " Local timer interrupts\n");
 487 }
 488 #endif
 489
 490 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 491 static void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
 492 {
 493         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 494 }
 495 #else
 496 #define smp_timer_broadcast     NULL
 497 #endif
 498
 499 static void broadcast_timer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 500         struct clock_event_device *evt)
 501 {
 502 }
 503
 504 static void __cpuinit broadcast_timer_setup(struct clock_event_device *evt)
 505 {
 506         evt->name       = "dummy_timer";
 507         evt->features   = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 508                           CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC |
 509                           CLOCK_EVT_FEAT_DUMMY;
 510         evt->rating     = 400;
 511         evt->mult       = 1;
 512         evt->set_mode   = broadcast_timer_set_mode;
 513
 514         clockevents_register_device(evt);
 515 }
 516
 517 void __cpuinit percpu_timer_setup(void)
 518 {
 519         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 520         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 521
 522         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
 523         evt->broadcast = smp_timer_broadcast;
 524
 525         if (local_timer_setup(evt))
 526                 broadcast_timer_setup(evt);
 527 }
 528
 529 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 530 /*
 531  * The generic clock events code purposely does not stop the local timer
 532  * on CPU_DEAD/CPU_DEAD_FROZEN hotplug events, so we have to do it
 533  * manually here.
 534  */
 535 static void percpu_timer_stop(void)
 536 {
 537         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 538         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 539
 540         evt->set_mode(CLOCK_EVT_MODE_UNUSED, evt);
 541 }
 542 #endif
 543
 544 static DEFINE_SPINLOCK(stop_lock);
 545
 546 /*
 547  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 548  */
 549 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 550 {
 551         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 552             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 553                 spin_lock(&stop_lock);
 554                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 555                 dump_stack();
 556                 spin_unlock(&stop_lock);
 557         }
 558
 559         set_cpu_online(cpu, false);
 560
 561         local_fiq_disable();
 562         local_irq_disable();
 563
 564         while (1)
 565                 cpu_relax();
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Main handler for inter-processor interrupts
 570  */
 571 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 572 {
 573         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 574         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 575
 576         if (ipinr >= IPI_TIMER && ipinr < IPI_TIMER + NR_IPI)
 577                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_TIMER]);
 578
 579         switch (ipinr) {
 580         case IPI_TIMER:
 581                 ipi_timer();
 582                 break;
 583
 584         case IPI_RESCHEDULE:
 585                 scheduler_ipi();
 586                 break;
 587
 588         case IPI_CALL_FUNC:
 589                 generic_smp_call_function_interrupt();
 590                 break;
 591
 592         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 593                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 594                 break;
 595
 596         case IPI_CPU_STOP:
 597                 ipi_cpu_stop(cpu);
 598                 break;
 599
 600         default:
 601                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 602                        cpu, ipinr);
 603                 break;
 604         }
 605         set_irq_regs(old_regs);
 606 }
 607
 608 void smp_send_reschedule(int cpu)
 609 {
 610         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 611 }
 612
 613 void smp_send_stop(void)
 614 {
 615         unsigned long timeout;
 616
 617         if (num_online_cpus() > 1) {
 618                 cpumask_t mask = cpu_online_map;
 619                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 620
 621                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 622         }
 623
 624         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 625         timeout = USEC_PER_SEC;
 626         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 627                 udelay(1);
 628
 629         if (num_online_cpus() > 1)
 630                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 631 }
 632
 633 /*
 634  * not supported here
 635  */
 636 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 637 {
 638         return -EINVAL;
 639 }